Wlasciwosci powierzchniowe frakcji kwasow prochniczych wybranych gleb

• Autorzy: Ksiezopolska A

Warianty tytułu

EN

The surface properties of humus acids fractions extracted from the selected soil

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Specyficzna struktura chemiczna związków humusowych, zawartość grup funkcyjnych pełniących rolę centrów ad sorpcyjnych oraz niestałość składu pierwiastkowego sprawiają, że materiał organiczny jest uważany za bardzo skomplikowany i trudny do pomiarów, zwłaszcza badań powierzchniowych. W niniejszej pracy przeprowadzono pomiary powierzchni właściwej kwasów humusowych (kwasu huminowego i frakcji fulwokwasów ß-humusu) metodami opartymi na podstawach ad sorpcyjnych. Stosowano w tym celu adsorbat polarny - parę wodną oraz apolarny - azot. Przy zastosowaniu niskotemperaturowej adsorpcji azotu (metodą chromatograficzną) oznaczano powierzchnię właściwą zewnętrzną. Na podstawie zaś izoterm adsorpcji pary wodnej w 20 i 40°C wyznaczono powierzchnię właściwą całkowitą i molową energię adsorpcji dla monowarstwy badanego adsorbenta. Powierzchnia właściwa całkowita kwasów huminowych mieściła się w przedziale od 201 do 238 m2/g, zaś ß-humusu od 319 do 385 m2/g. Powierzchnia zaś zewnętrzna kwasów huminowych wyniosła ok. 1 m2/g, zaś dla ß-humusu ok. 34,5 m2/g. Duże różnice sorpcji azotu i pary wodnej na preparatach kwasów próchnicznych są efektem skomplikowanego mechanizmu adsorpcji adsorbatem polarnym i apolarnym na tym preparacie. Uzyskane duże wielkości powierzchni właściwej mierzonej parą wodną na preparatach kwasów humusowych oraz kształt izoterm adsorpcji wskazują, że pod wpływem działania pary wodnej następuje ruch cząsteczek pary wodnej wewnątrz i ich adsorpcja na centrach aktywnych 7, powyższego wynika, że wytworzona w stanie uwilgotnionym mikrostruktura kwasu humusowego jest nietrwała, zaś po wysuszeniu tego kwasu (niezależnie od metody suszenia), ta mikrostruktura zanika, następuje załamanie się struktury (collapse) i występuje ona w formie zbitej, nieporowatej, niedostępnej zarówno dla rtęci jak też dla adsorbatów apolarnych, co wykazały pomiary adsorpcji i desorpcji azotu na tym preparacie.

EN

The specific chemical structure of humus compounds, the content of functional groups acting as adsorption centres, and the instability of elementary composition cause organic material to be considered as highly complex and difficult to measure, especially in surface studies. In this study the author conducted measurements of the specific surface area of humous acids (humic acid arid ß-humus fulvic acid fraction), employing methods based on adsorption. For the purpose she used a polar adsorbate - water vapour, and an apolar adsorbate - nitrogen. Using low temperature nitrogen adsorption (chromatographic method) she determined the external specific surface area. Specific surface area determinations by means of water vapour were performed by weight, using a vacuum drier to determine the initial fragment of water vapour adsorption isotherms at 20°C and calculating the specific surface area by means of the BET equation. Also, the molar energy of adsorption was determined on the basis of the isotherms at 20 and 40°C. The specific surface area of the humic acids fell within the range of 201-238 m2/g, while that of the ß-humus fulvic acid fraction varied from 319 to 3X5 m2/g. The external specific surface area of the humic acids was about I nr/g, while that of the ß-humus was approximately 34,5 m2/g. The high values of specific surface area measured by means of water vapour on humous preparations and the shape of the isotherms indicate that the effect of water vapour on the material causes the formation of a variable microstructure, while the drying of the organic material (irrespective of the drying method emplyed) results in the disappearance of the microstructure; it appears in a compact and non-porous from, inaccessible for mercury and for appolar adsorbates, which was demonstrated by measurements of nitrogen adsorption and desorption on the materal.

Słowa kluczowe

PL

agrofizyka; gleby; powierzchnia wlasciwa; para wodna; prochnica; kwasy humusowe; azot; adsorpcja; metody pomiarow; mikrostruktura

EN

agrophysics; soil; specific surface area; water vapour; humus; humic acid; nitrogen; adsorption; measurement method; microstructure

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Agrophysica
• Rocznik: 2000
• Tom: 38
• Opis fizyczny: s.139-147,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Ksiezopolska A

• Instytut Agrofizyki PAN, Lublin

Bibliografia

• 1. Brunauer S., Emmet P.H., Teller E.: Adsorption of gases in multimolevcular layers. J. Am. Chem. Soc. 60, 309-319, 1938.
• 2. Burford J.R., Deshpande T.L., Grenland D.J., Quirk J.P.: Influence of organic materials on the determination of the specyfic surface areas of soils. J. Soil Sci. 15, i 92-201, 1964.
• 3. Chiou C.T., Lee J.F., Boyd S.A.The surface area of soil organic matter. Environ. Sci. Technol. 26, 1164-1166, 1990.
• 4.Chiou C.T., Rutherford D.W., Manes, M.: Sorption of N2 and EGME vapors on some soils, clays, and mineral oxides and determination of sample surface areas by use of sorption data. Environ. Sci. Technol. 27, 1587-1594, 1993.
• 5.Feller C., Schouller E., Thomas F., Rouiller J., Herbillon A.J.: N2-BET specific surface areas of some low activity elay soils and their relationships with secondary constituents and organic matter contents. Soil. Sci. 153, 293-299, 1992.
• 6.Flis-Bujak M., Księżopolska A., Stawiński J., Dąbek-Szreniawska M.: Microstructure of humic and ß-humic acides from water and N2 adsorption. In: The role of humic substances in the ecosystems and in environmental protection, 121-126, IHSS, Wrocław 1997
• 7.Grismer M.E.: Water vapour adsorption and specific surface. Soil. Sci. 144, 233, 1987.
• 8.Księżopolska A.: Rola frakcji próchnicznych w formowaniu powierzchniowych właściwości materiału glebowego. Praca doktorska . Instytut Agrofizyki PAN w Lublinie, 1996.
• 9.Księżopolska A, Stawiński J.: Rola ß-humusu w kształtowaniu sorpcyjnych właściwości gleb. Materiały I Zjazdu Naukowego PT A, Lublin: 67-69, 1997.
• 10.Księżopolska A., Flis-Bujak M., Żukowska G,, Stawiński J.: Chemical composition and surface area of ß-humus fraction exstracted from soil fertilized with organic wastes, Polish J. Soil Sci, vol. XXXII, No. 2, 45-51, 1999.
• 11.Księżopolska A., Flis-Bujak M.: Właściwości powierzchniowe kwasów humusowych wyseparowanych z gleby użyźnianej osadami ściekowymi i wermikompostem. Acta Agrophysica, 23, 65-77, 1999.
• 12.Newman A.C.D.: The specific surface of soils determined by water sorption. J. Soil Sci. 34, 23, 1983.
• 13.Schnitzer M., Schluppli P.: Method for the sequential extraction of organic matter from soils and soil fractions. Soil Sci. Soc. Am. J., 53, 1989.
• 14.Stawiński J.: Interrelationship between the specific surface and some physico-chemical properties of soils. Zesz. Probl. Post Nauk Roln. 197, 229-240. 1977.
• 15.Stevenson F.J.: Genesis, Composition, Reactions. Humus Chemistry. John Wiley Sons, Nev York, 1982.
• 16.Ościk J.: Adsorption. PWN, W-wa, 1973.